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[分享]OK,这是一个冰蓄冷与变风量低温送风集中空调系统结合的案例

发表于2016-8-31  1条回复  509次阅读    搜索相似帖  复制链接  只看楼主

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vincent92

工程概况
江西日报社传媒大厦位于南昌市繁华地段红谷中大道,总建筑面积为64 918 m2,空调面积为49 240 m2,地下2层,地上25层,建筑高度98 m,为一类高层建筑;其耐火等级为地上一级,地下一级;大楼1~25层设舒适性集中空调。该项目于2006年建成投用。
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系统设计方案
     空调系统设计
1)空调设计计算参数
空调室外设计参数:夏季,空调干球温度为35.6 ℃,空调湿球温度为27.9 ℃,空调日平均干球温度为32.1 ℃,大气压力为99 910 Pa,平均风速为2.7 m/s;冬季,空调干球温度为-3 ℃,空调供暖温度为0 ℃,大气压力为101 880 Pa,平均风速为3.8 m/s 。空调室内设计计算参数见表1。
表1 室内设计参数
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2)冷热源系统设计
经软件计算,空调设计峰值冷负荷为6 100 kW,空调设计峰值热负荷为4 600 kW;全日累计设计冷负荷为62 180 kW•h,全日累计设计热负荷为46 970 kW•h。空调冷源系统采用冰蓄冷系统,按分量蓄冰、主机优先模式设计。由于蓄冰装置采用不完全冻结方式,冰蓄冷流程采用主机上游的串联流程。冷水设计供回水温度为5 ℃/13 ℃,乙二醇设计供回水温度为3.5 ℃/11 ℃,设计蓄冰量3 504 rt•h,考虑到本项目制冰时间只有6 h,为提高制冰过程机组效率,蓄冰装置配置容量放大9%,选用HYCPC-642蓄冰装置6套,额定蓄冰量为3 852 rt•h。
空调热源系统采用电锅炉蓄热系统,按分量蓄热、蓄热装置优先模式设计。电蓄热流程采用锅炉下游的串联流程。末端热水设计供回水温度为60 ℃/50 ℃,蓄热系统供回水温度为85 ℃/55 ℃。冷热源系统原理图见图1。
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图 1 冷热源系统原理图

主要设备配置情况:配置整装式纳米导热复合盘管内融冰蓄冰装置1套,制冷主机采用螺杆式双工况水冷机组2台和基载主机1台,载冷剂采用25%质量浓度的乙二醇溶液;蓄热装置为常压立式温度分层蓄热罐,采用常压电热水锅炉2台,详细配置见表2。
表2 冷热源主要设备配置表
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3)末端风系统设计
末端风系统设计时,根据楼层实际情况进行了优化,将每两个相邻楼层的空调机设置在同一个空调机房内,这样每两层就可空出一个房间留作其他功能用房,节约了空调机房占用的建筑面积。
空调系统设计主要采用以下3种形式:1)办公区域采用变风量(VAV)低温送风空调系统,由于建筑平面简单,未进行内外分区,变风量装置全部采用单风道形式,末端采用条形低温射流风口;2)大厅、餐厅等采用定风量(CAV)空调系统;3)咖啡厅、25层会议室等区域采用定风量(CAV)低温送风空调系统。低温送风空调系统设计送风温度为9 ℃,其余为16 ℃常温送风。
典型层风系统平面布置如图2所示。
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图 2 典型层风管平面布置图

控制系统
自控系统由微机中央控制单元、现场控制单元、电动阀门、传感检测器件、系统控制软件等部分组成,确保实现系统在线控制与无人值守,实现系统的智能化运行。自控系统作为楼宇自动化管理系统(BAS)的一个子系统,为BAS系统留有OPC标准接口。部分上位机界面见图3。
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图 3 变风量空调控制系统上位机界面

1 冰蓄冷系统控制策略
冰蓄冷系统可以实现双工况主机制冰、主机供冷、融冰供冷、联合供冷等工况,对照流程,工况转换电动阀门状态如表3所示。
表3 冰蓄冷系统运行电动阀门转换表
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设计日采用主机优先控制策略,部分负荷日采用融冰优先结合优化控制策略。控制系统可以根据时间预设进行每天或每周蓄冷系统运行模式选择。优化控制运行策略约束条件如下:
1)每个时刻空调系统所需要的总冷负荷(去除基载部分)等于制冷机提供的冷负荷与蓄冰盘管提供的冷负荷之和;
2)制冷机提供的冷负荷必须小于等于制冷机所能提供的最大冷负荷;
3)为保证制冷机高效率运行,每台制冷机所提供的负荷不小于制冷机额定负荷的50%;
4)盘管所提供的负荷不得大于盘管的最大融冰能力;
5)应将融冰尽量用在电价高峰时段;
6)应保证盘管融冰的合理分配,既要保证能满足负荷要求,又要尽量将冰全部融完;
7)考虑制冷机出口温度对盘管融冰速率的影响;
8)考虑系统流量对盘管融冰速率的影响;
9)考虑盘管出口温度设定对盘管融冰速率的影响;
10)在保证负荷要求的情况下,尽量不要在用电低谷时段融冰。

2 变风量空调控制策略
主要包括室内温度控制部分和空气处理机组控制两部分:
室内温度控制通过压力无关型VAV控制器结合室内温控器共同完成,室内温控器检测室内实际温度与设定温度偏差,计算出风量需求值传送到VAV控制器,由其控制风阀开度以满足该风量需求。采用此种控制方式,室内温度不受风管静压变化影响,室温波动小。
空气处理机组控制主要包括启停控制、变风量控制、送风温度控制、新风控制等。低温送风空调机组启动时需采用软启动控制模式,即送风温度设定值应由20 ℃逐步降至设计值9 ℃,以降低开机阶段风口结露风险。本项目变风量控制采用可变静压控制模式,在送风管上设置静压传感器,当负荷变化时,VAV末端的送风量发生变化,从而影响风管静压的变化,根据静压传感器的实测值与设定值的偏差变频调节送风机的转速以维持稳定的风管静压。但同时根据风阀阀位反馈情况进行静压设定值调整,以使大部分阀门工作在高开度下,减少系统节流损失。送风温度控制通过表冷器回水管上的电动阀开度调节实现,当末端室内温度偏低且VAVBOX仍工作在最低阀位时,需要进行送风温度再设定,适当提高设定值,以满足空调舒适性要求。新风控制采用最小新风阀位控制,过渡季采用全新风阀位控制。

系统运行测试情况
     测试基本条件
1)测试时间:2013年9月22日23:00—23日23:00;
2)天气情况:南昌2013年9月23日天气,阵雨/阵雨,31  ℃/25  ℃,无持续风向≤3级。
3)大楼使用情况见表4。
4)峰谷电价政策见图4。
表4 大楼使用情况
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图 4 江西省峰谷电价政策

     冰蓄冷系统测试情况
1)系统逐时负荷测试
2013年9月22日23:00—23日23:00,全天逐时负荷如图5所示。测试日空调负荷最大值为2 950 kW,累计值为26 291 kW•h。
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图 5 测试日全天逐时负荷

2)系统运行策略(见表5)
22日23:00—23日23:00空调日累计总负荷为26 291 kW•h,其中基载主机供冷14 899 kW•h,融冰供冷量11 539 kW•h(见图6)。
表5 系统全天运行策略
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图 6 冰蓄冷系统运行策略

3)蓄冰系统运行参数
22日夜间6 h低谷电期间,冰蓄冷系统总蓄冰量为3 400 rt•h,23日单融冰供冷过程总融冰量为3 230 rt•h,融冰率达到95%。全天冰量变化曲线如图7所示,制冰过程温度变化曲线如图8所示。
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图 7 24 h 冰量变化曲线图
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图 8 蓄冰过程温度变化曲线

从蓄冰曲线图8可看出,蓄冰过程稳定,主机出口平均温度-5.5 ℃,制冰结束时主机出口温度为-6.71 ℃(由于制冰时间短,导致制冰结束温度偏低)。

4)系统耗电量情况
从22日23:00—23日23:00运行1天后,冰蓄冷系统共耗电8 898.2 kW•h,其中高峰电511 kW•h,占6%;平电2 500 kW•h,占29%,低谷电5 887.2 kW•h,占65%(见图9)。
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图 9 系统消耗峰平谷电量比例图


空调末端系统测试情况
1)风管静压测试情况
空调系统采用可变静压控制策略,空调开启时风管静压初始设定值为200 Pa,1 h后根据阀位反馈情况,静压设定值调整到180 Pa,下午12:00左右风管静压设定值重新回到200 Pa,夜间加班工作时间风管静压设定值调整到150 Pa,从图10的曲线可看出风管的静压在设定值±10%范围内波动,控制比较稳定。
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图 10 风管静压变化曲线

2)风机频率测试情况
末端空气处理机组的风机频率白天大部分时间运行在35~45 Hz之间,夜间频率大部分时间运行在30~35 Hz之间,风机节能明显。风机频率变化如图11所示。
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图 11 风机频率变化曲线

3)室内温度测试情况
室内温度控制良好,图12为典型楼层第17层的温度分布情况,可以看出房间温度基本稳定在设定值±1 ℃范围内,同时由于低温送风室内湿度低,比常温送风空调的舒适性好,室内噪声很小,基本都在A声级噪声值45 dB以下。
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图 12 典型层室内温度分布图


结论
本项目冰蓄冷结合低温送风变风量系统设计合理,运行节能,室内环境控制良好。
1)冰蓄冷系统削峰填谷作用明显,大幅度降低电网高峰负荷,同时利用峰谷电价政策大幅度降低运行费用;
2)冰蓄冷系统根据优化控制策略运行良好,能够保证融冰率达到95%,且高峰电以及部分平点时间采用全融冰供冷,其他平电时间则采用基载主机优先,融冰补充的联合供冷运行策略,不仅很好地满足了系统供冷需求,而且使系统运行费用达到最省的目标。
3)空调水系统采用5 ℃/13 ℃大温差设计,且根据末端供回水系统压差进行变频控制,大幅度降低了冷水循环泵电耗;
4)空调末端采用大温差低温送风变风量技术,送风温度为9 ℃,在室内温度控制为25 ℃时,相对于常温15 ℃送风系统,风机功率降低达37.5%;
5)可变静压控制策略运行有效,风管静压设定值能根据风阀与负荷情况进行合理调整,风机频率根据风管静压设定值调节响应迅速,调节稳定。
6)室内温度控制良好,基本在设定值±1 ℃范围内,噪声小于A声级噪声值45 dB,室内工作环境安静舒适。


—THE END—
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